材料科学基础 第九材料科学基础 第九章.doc

第九章 失效 一、学习目的 一个部件或结构的设计常常要求工程师使失效的可能性降到最小。这样，理解各种失效模式的机制就很重要，即：断裂、疲劳和蠕变。此外，熟悉所应用的合适的设计原理，以防止服役中失效 二、本章主要教学内容 学习本章后你可以做如下： 描述韧性与脆性断裂的裂纹扩展机理。 解释脆性材料的强度比理论计算值低很多的原因。 以术语来定义断裂韧性（a）简单陈述（b）给出公式，说明公式中所有参数。 {4. 分辨应力集中系数、断裂韧性、平面应变断裂韧性。} 5. 简单解释为何相同陶瓷材料的同样试样的断裂强度通常会显著分散。 6. 简单描述陶器出现细微裂纹的现象。 7. 给出名称并描述两种冲击断裂实验技术。 8. 定义疲劳并特殊说明产生条件。 9. 从某种材料的疲劳图上确定：(a)疲劳寿命（在特定应力值下）；(b)疲劳强度（在给定循环次数条件下）。 10. 定义蠕变，详细说明其产生条件。 11. 给出某种材料的蠕变图，判定(a)稳态蠕变率，(b)断裂寿命。 重要名词、概念和基本定律（中英文对照） Ductile fracture. A mode of fracture that is attended by extensive gross plastic deformation. 延性/韧性断裂：一种伴随大量塑性变形的断裂方式。 Brittle fracture. Fracture that occurs by rapid crack propagation and without appreciable macroscopic deformation. 脆性断裂：通过快速裂纹扩展发生断裂，没有明显的宏观变形。 Transgranular fracture. Fracture of polycrystalline materials by crack propagation through the grains. 穿晶断裂：多晶材料裂纹穿过晶粒扩展而断裂。 Intergranular fracture. Fracture of polycrystalline materials by crack propagation along grain boundaries. 沿晶断裂：多晶材料裂纹沿着晶界扩展而断裂。 Fracture mechanics. A technique of fracture analysis used to determine the stress level at which preexisting cracks of known size will propagate, leading to fracture. 断裂力学：一门断裂分析技术，用于确定已知尺寸的预先存在裂纹扩展并导致断裂的应力水平。 Stress raiser. A small flaw (internal or surface) or a structural discontinuity at which an applied tensile stress will be amplified and from which cracks may propagate. 应力集中：一个小裂缝（内部或表面的）或者是结构不连续，在该处施加的拉伸应力将被放大，裂纹会扩展。 Fracture toughness (Kc). Critical value of the stress intensity factor for which crack extension occurs. 断裂韧度(Kc)：发生裂纹扩展时应力强度因子的临界值。 Plane strain. The condition, important in fracture mechanical analyses, wherein, for tensile loading, there is zero strain in a direction perpendicular to both the stress axis and the direction of crack propagation; this condition is found in thick plates, and the zero-strain direction is perpendicular to the plate surface. 平面应变：在断裂力学中重要的条件，对于拉伸载荷，在垂直于应力轴和裂纹扩展的方向上均为零应变。该条件存在于厚板，零应变方向垂直于板面。厚度方向无应变，可以有应力。 Plane strain fracture toughness (KIc). The critica